超声波气体流量计的标定

　　1引言

　　随着城市中煤气、天然气及工矿企业中其它各种气体原料或气体产品的使用日益增加，对气体流量特别是涉及巨大经济数额的大口径、大流速气体流量的检测已变得日益重要，它对于经济核算、高效生产、漏气报警等都有重大意义。

　　速差法超声波气体流量计正是为了适应这种要求而研制的，它采用声速差法，通过精确测量超声波沿气体顺逆流方向的声速差，来测量各种口径管道内稳态或脉动气流的流速、流量。具有测量快速，对气体无流阻，无压力损失;量程宽(0.1一30m/s);测量结果基本不受气体声速随温度、压力、成分等变化的影响;对大管径及脉动气流也能进行正确测量等优点，解决了目前大口径大流速气体流量缺乏精确、便捷计量手段的难题[l]。

　　对于气体流量计的标定一般可采用体积法、质量法、毕托管法、喷嘴法等。体积法和质量法就是通过测量标准容器内气体体积或质量的变化来进行标定，毕托管法即采用国际标准1503966一1977(E)“测量封闭管道中流体流量一用毕托管的速度面积法”，通过测定截面上的平均流速来进行标定。喷嘴法就是利用音速喷嘴或长颈喷嘴来进行标定。

　　对于小口径气体流量计的标定较为方便，有现成的设备，可以用以上多种方法进行标定，但是对于大口径气体流量计，由于涉及的气体体积流量大，对标定设备要求高，需要投入的资金大，因此目前上海还没有现成的高精度的大流量标定设备。为此，我们在上海市计量测试技术研究院的帮助下，利用同济大学供热通风与空气调节实验室中的调温调湿风洞及上海吴淞煤气厂的大储气柜分别在低流速及高流速的情况下，用长颈喷嘴法和体积法对直径为功70omm的大口径超声波气体流量计进行了标定。

　　2长颈喷嘴法流t标定原理及装置

　　2.1原理

　　长颈喷嘴法流量标定原理就是在管道中安装由一个或多个长颈喷嘴组成的流量测量装置，通过精确测量流过长颈喷嘴的气体流量来对超声流量计进行标定。长颈喷嘴流量测量装置如图1所示。图中阻尼网的作用是使气体流速均匀。当气体在管道中流动而进入喷嘴时，由于流通面积缩小，流线束产生局部收缩，流速加快.其结果导致静压的降低。因而在喷嘴前后产生了静压差，这个静压差与流体流速有关，所以可以通过此静压差求出流量。考虑到喷嘴流速太低时雷诺数太小，气体不为紊流状态，流速太高时，空气又有压缩性，因此喷嘴流速不能太低也不能太高。实验中喷嘴喉部流速基本限制在15一36m/s之间，这时，流过喷嘴的流量可按以下方法计算[a]: